旋挖钻孔灌注桩施工质量问题分析及相关措施

2014-03-20庄子远

河南建材 2014年3期

关键词：沉渣护壁成孔

庄子远

厦门市祥信龙建筑工程有限公司（361000）

旋挖钻孔灌注桩施工质量问题分析及相关措施

庄子远

厦门市祥信龙建筑工程有限公司（361000）

这里总结研究旋挖钻孔灌注桩试桩施工情况及通病现象，提出相应的措施与对策。

旋挖钻孔灌注桩;技术；措施

旋挖钻孔桩施工工艺是利用筒式钻头底部的斗齿，切削土体，并压入容器内，然后由自动伸缩钻杆倾倒土体，如此反复完成成孔作业，大大提高了成孔效率。另外，旋挖钻机成孔时不需要泥浆循环护壁，它只需要泥浆静压护壁，孔壁几乎不形成泥皮，泥浆主要作用是平衡孔壁内外的水压力差值，并且泥浆可重复利用,大大降低了泥浆的使用量,从而利用旋挖钻机成孔的灌注桩可提高基桩的承载力。

1 问题提出

旋挖钻孔灌注桩是一种深入地下的隐蔽工程，场地的地质条件变化很大。目前勘察技术还有一定的局限性，影响施工的因素较多，如果完工检查才发现质量不合格，补救处理较难，其质量不能直接进行外观检查。如果上部工程完成后发现桩的质量问题，要采取必要的补救措施以消除隐患是非常困难的。所以在施工的全过程中，必须采取有效的质量控制措施，在施工前必须找出常见质量问题及解决方案,以确保灌注桩质量完全满足设计要求。

2 简介旋挖钻孔灌注桩

旋挖钻孔灌注桩是钻(冲)孔灌注桩的一种施工形式，是用旋挖桩机成孔。首先动力头转动底门镶嵌斗齿的筒式钻斗切削岩土，并将原状岩土装入斗内，然后再由钻机卷扬机和仲缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取出卸土，直至钻至设计深度。对黏结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁，是桩基础的一种型式。适用范围：不宜用锤击桩、静压桩、人工挖孔桩的地方，地质有较厚的软或硬夹层，目地下水位较高容易引起流砂或塌方的地方。

优点：成桩速度快;省材，成本低;对周围环境、邻近建筑物、已成桩影响小；可以按设计要求完成桩长、桩径数据比例;桩端可以入岩;单桩承载力适应范围大。

缺点：成桩要求操作严格，工艺复杂，人为因素影响较多，质量事故率较高;施工需要时间较长，成桩后需专业养护，不能很快承受上部荷载;对于软土层施工过程中在工地排出不少泥浆，很难做到文明施工。

表1 灌注桩成孔施工的允许偏差

3 旋挖钻孔灌注桩在施工中常见通病的表现形式

旋挖钻孔灌注桩在施工过程中经常会出现的问题现象有：桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度、钢筋笼，以及是否有断桩夹泥、蜂窝、空洞、裂缝等现象。采取怎样的预防措施，来解决这些施工过程中的质量问题，是这里探讨的重点。

4 标准规范对旋挖钻孔灌注桩施工中的要求

根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202-2002)等，钻(冲)孔灌注桩施工应符合以下规定。

1）灌注桩成孔施工的允许偏差应满足表1的要求。

2）施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。

3）泥浆护壁应符合下列规定：①在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。②在清孔过程中,应不断置换泥浆,直至灌注水下混凝土。

4）灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求：①导管埋入混凝土深度宜为2～6m。严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土灌注记录。②灌注水下混凝土必须连续施工，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制，对灌注过程中的故障应记录备案。

5）钻孔达到设计深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：①对端承型桩，不应大于50mm；②对磨擦型桩，不应大于100mm；③对抗拔、抗水平力桩，不应大于200mm。

5 旋挖钻孔灌注桩施工中质量通病原因及预防措施

5.1 桩位

1）原因分析。施工现场泥浆较多，桩位定好后，无法长期保存，护筒埋设以后尚需校对。2）预防措施。可采取精密测量方法，即用经纬仪定向、钢皮尺测距的办法定位。护筒埋设时，再次进行复测。采用焊制的坐标架校正护筒中心同桩位中心，保持一致。

5.2 桩斜

1）原因分析。埋设护筒采用打护筒内径上下两端十字交叉法定心，通过两中心点，能确保护筒垂直。2）预防措施。钻机就位后，钻斗置护筒中，测量四周离护筒距离确保居中，控制钻杆垂直度，保证孔斜率小于1%。发现孔斜过大，立即采取纠斜措施。

5.3 桩径

1）原因分析。根据地层情况，合理选择钻头直径，对桩径控制有重要作用。在黏性土层中钻进，钻孔直径应比钻头(旋挖斗)直径大5 cm左右。在砂层、砂卵石等松散地层，为防止坍塌掉块而造成超径现象，应合理使用泥浆。2）预防措施。使用旋挖钻机施工，由于其旋挖斗反复上下钻、取土，可以确保孔壁平整、直立，不致发生缩径。

5.4 桩长

1）原因分析。施工中对地面导墙标高与各项设计高程都要搞清，正确进行换算。土层中钻进，锥形钻头的起始点要准确无误，根据不同土质情况进行调整。机具长度丈量要准确。2）预防措施。旋挖钻机成孔时可以准确地掌握立轴长度数据，从而准确地掌握钻孔深度。

5.5 桩底沉渣

1）原因分析。土层、砂层钻进方法清孔。应合理选择泥浆性能指标，换浆时返出钻孔的泥浆比重应小于1.25，才能保持孔底清洁无沉渣。2）预防措施。清孔确有困难时，孔底残留沉渣厚度，应按合同文件规定执行，防止沉渣过多而影响桩长和灌注混凝土质量。做好一次清孔，为了缩短清孔与灌注之间的时间,采用灌注管进行清孔，可大大降低渣土沉淀的机会，从而有效控制桩底沉渣厚度。

5.6 桩顶

1）原因分析。灌注的混凝土，通过导管从钻孔底部排出，把孔底的沉渣冲起并填补其空间。随着灌注的继续，混凝土柱不断升高，由于沉渣比重比混凝土小，始终浮在最上面，形成桩顶浮渣。浮渣的密实性较差，与混凝土有明显区别。2）预防措施。当混凝土灌注至最后一斗时，应准确探明浮渣厚度，计算调整末斗混凝土容量。灌注完以后再复查桩顶高度，达到设计要求时将导管拆除，否则补料。

5.7 混凝土强度

1）原因分析。选择实力强、社会信誉好、以往有过良好合作的商品混凝土供应商。在开工前监督搅拌站根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。严格按规范把好水泥、砂、石的质量关。有质量保证书的也要进行核对。2）预防措施。灌注过程中，经常观察分析混凝土配合比，及时测试坍落度。为节约水泥可适量加入添加剂，减少加水量，提高混凝土强度。严格按规定作试块，应在拌合机出料口取样，保证取样质量。

5.8 桩身结构

1）原因分析。制作钢筋不能超过规范允许的误差，包括主筋的搭接方式、长度。定心块是控制保护层厚度的主要措施，不能省略。2）预防措施。钢筋笼的全部数据都应按隐蔽工程进行验收、记录。钢筋笼底应制成锥形，底面用环筋封端，以便顺利下放。起吊部位可增焊环筋，提高强度。起吊钢绳应放长，以减少两绳夹角，防止钢筋笼起吊时变形。确保导管密封良好，灌注时串动导管时提高不能过多，防止夹泥、断桩等质量事故发生。如发生这些事故，应将导管全部提出，处理好以后再下入孔内。

6 保证旋挖钻孔灌注桩施工质量的关键技术总结

不同地层选择不同的钻斗。1）填土、黏土、添砂层一般比较松软，可选用摩擦钻杆和回转钻斗钻进。2）像填土层在干性状态下胶结性都比较好，在干孔钻进下可用单底板土层钻斗钻进，也可以用双底板捞砂钻斗和土层螺旋钻斗钻进。3）若在湿孔钻进条件下，因土遇水的胶结性能变差，一般用底板捞砂钻斗钻进以便捞取钻渣。4）砂土层和砂层的胶结性能都比较差，不管干孔钻进还是湿孔钻进均用双底板捞砂钻斗钻进。5）对于含水丰富的流砂、流泥等易坍塌地层，采用双底板捞砂钻斗钻进。6）对于硬质较大的基岩地层、大的漂石层，直接用短螺旋钻头或旋挖钻斗钻进都比较困难，嵌岩简钻配合短螺旋钻头和双底板捞砂钻斗钻进。7）嵌岩简钻分为取芯岩石简钻和不取芯岩石简钻，取芯岩石简钻除了简体下端焊有子弹头截齿外，简体内壁上装有承托岩芯的合页片。不取芯岩石简钻则没有承托岩芯的合页片。嵌岩简钻的主要作用在于对孔内岩芯的圆周进行松动掏挖，为以后下入嵌岩短螺旋钻头破碎岩芯创造破碎自由面。8）对于层理发育且各向异性的硬岩地层，用嵌岩简钻配合嵌岩短螺旋钻头和双底板捞砂钻斗钻进，能有效地预防孔斜及提高工作效率。9）旋挖钻机在钻进时，根据地层选用钻斗的同时，还要注意在钻进时进尺的控制，在使用旋挖斗时依据斗体的容量,一般在斗体2/3为合适，钻斗倒土堆放点距桩孔口需大于6.0m。进尺深度根据桩直径而定,也要根据地层的密度控制进尺深度。进尺过多，导致卸土困难，还会导致埋钻卡钻的事故发生，过少会延误施工进度，设备、能源的消耗增加，成本提高，进而降低了效益。